JPH0231621B2 - Shashutsusokudoseigyohoho - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、ダイカストマシンや射出成形機等に
おける射出速度制御方法に関するものである。

〔従来技術〕

第１図は標準的なものとして考えられるダイカ
ストマシンの射出シリンダおよび射出速度制御機
構の概略を示す図である。同図において、射出シ
リンダ１のピストンロツド２にはカツプリング３
を介して溶融金属を金型内（図示せず）に鋳込む
ための射出プランジヤ４が連結されている。また
ピストンロツド２あるいはカツプリング３にはス
トライカ５が連結されており、このストライカ５
によつてピストンロツド２の後退限位置に設けら
れたリミツトスイツチ６ａ、射出速度の変更点に
対応した位置に設けられたリミツトスイツチ６ｂ
〜６ｄ、およびピストンロツド２の前進限位置に
設けられたリミツトスイツチ６ｅのオン・オフを
行うように構成されている。一方、リミツトスイ
ツチ６ａ〜６ｅの出力信号は信号検出器７へ入力
される。以上のストライカ５、リミツトスイツチ
６ａ〜６ｅおよび信号検出器７により射出プラン
ジヤ４の位置検出器を構成している。

信号検出器７の出力信号は制御信号発生器８へ
入力され、制御信号発生器８においてはこの入力
信号に基づき射出プランジヤ４の射出ストローク
が射出速度の変更点に達したか否かが検出され
る。そして、射出ストロークが射出速度の変更点
に達したならば、速度設定器９に予め設定されて
いる目標射出速度に対応したアナログ制御信号が
制御信号発生器８から発生され、この制御信号が
サーボバルブ１０に供給されることによりその開
度が制御される。サーボバルブ１０は液圧回路１
１によつて射出シリンダ１と結ばれており、その
開度に応じて射出シリンダ１に導入する液量が調
整される。これによつて、射出シリンダ１内のピ
ストンロツド２に連結された射出プランジヤ４は
サーボバルブ１０の開度に応じてその移動速度が
制御される。すなわち、射出速度はその変更点毎
に発生される制御信号によつて目標速度に制御さ
れる。

第２図はこのような制御によつて変化する射出
速度の変化パターンを示すグラフであり、横軸に
射出ストロークst、縦軸に射出速度ｖをとつて表
わしており、リミツトスイツチ６ａがオフになつ
て射出開始する射出ストロークａでは目標速度v₁
に向つて変化させ、リミツトスイツチ６ｂがオン
する射出ストロークｂでは目標速度v₂に向つて変
化させ、同様にリミツトスイツチ６ｃ，６ｄがオ
ンする射出ストロークｃ，ｄでは目標速度v₃，v₄
に向つて変化させている例を示している。通常、
速度がv₀からv₂に達するまでの区間をスリーブ充
填領域、v₂の区間をゲート通過領域、v₂からv₄に
達した後v₀に戻るまでの区間をキヤビテイ充填領
域と称している。

ところで、このような射出速度制御機構におい
て、目標速度に対応する制御信号を発生し始めて
から射出速度が実際に変化し始めるまでには機械
部分、液圧回路１１における慣性や作動液の圧縮
性などによる一定の遅れ時間が存在する。このた
め、この遅れ時間を考慮して制御信号の発生開始
タイミング、すなわちリミツトスイツチ６ａ〜６
ｅの設置位置を調整する必要がある。従つて、設
置位置の調整を怠つた場合は例えばキヤビテイ充
填領域における射出速度の変化パターンが第３図
に示すようになり、射出工程が最終速度v₄に達し
ないうちに終了してしまうという問題がある。

このような問題を解系するために、制御信号と
して制御パルス列を使用し、この制御パルス列で
パルスモータを駆動して流量制御パルブの開度を
制御することにより制御動作の精度をあげる一
方、上記の遅れ時間を充分考慮してリミツトスイ
ツチ６ａ〜６ｅの設置位置を調整する方法が提案
されている。

このような方法においては、速度勾配が比較的
大きい区間、例えばキヤビテイ充填領域では速度
v₂からv₃および速度v₃からv₄にそれぞれ変化させ
るための２つのリミツトスイツチを非常に近接し
て配置しなければならない事態が生じる。

ところが、２つのリミツトスイツチを近接させ
過ぎると、速度v₂からv₃および速度v₃からv₄にそ
れぞれ変化させるための制御パルス列pv₃および
pv₄が第４図に示すようにΔt₁時間だけオーバラ
ツプしてしまうことがある。そこで、通常におい
てこのような場合は制御パルス列pv₄を優先させ
るのであるが、従来は制御パルス列pv₄を単純に
優先させていたため、第４図の一点鎖線Ａ，Ｂに
示すように射出速度ｖが早く最終速度v₄に到達し
たり、逆に最終速度v₄に到達せずに射出工程が終
了してしまうという問題が生じ、射出工程が不安
定になつてしまうという欠点があつた。

〔発明の目的および構成〕

本発明はこのような欠点を解決するためになさ
れたもので、その目的はリミツトスイツチを非常
に近接して配置した場合でも射出の全工程を予定
通りの速度で確実に終了し得るようにした射出速
度制御方法を提供することにある。

このために本発明は、射出速度が少くとも２段
階で連続して変化する射出区間においては前段の
射出区間において当該区間の目標射出速度とは別
に中間の目標射出速度を定め、この中間の目標射
出速度に達したのち後段の射出区間における目標
射出速度に対応した制御パルス列によるパルスモ
ータの駆動を開始するようにしたものである。

〔実施例〕

第５図ａ〜ｃは、本発明をキヤビテイ充填領域
に程用した場合の射出速度特性および制御パルス
列の関係を示す図であつて、キラビテイ充填領域
のうち速度v₂から速度v₃に変化させる前段の区間
Ａには目標速度v₃とは別に中間目標速度v_cが定め
られており、一連の射出工程を開始させた際にオ
ーバラツプして発生される制御パルス列Pv₃，
pv₄のうち後段の制御パルス列pv₄によるパルスモ
ータの駆動は射出速度が中間目標速度v_cに達した
ことを確認してから開始される。これによつて、
射出速度が予定より早く最終速度v₄に達したり、
あるいは最終速度v₄に達しないうちに射出工程が
終了してしまうことはなくなる。

第６図は本発明を適用した射出速度制御機構の
一実施例を示すブロツク図である。図において、
第１図と同一部分には同符号を付してある。

制御パルス発生器８ａは信号検出器７からの入
力信号に基づいて射出ストロークが射出速度の変
更点に達したか付かを検出し、達したならば速度
設定器９ａに予め設定されている目標射出速度に
対応した時間間隔の制御パルス列を出力する。こ
れによりパルスモータ２０がパルス数に比例した
回転量だけ回転し、流量制御バルブ２１の開度を
制御する。これによつて、射出プランジヤ４は流
量制御バルブ２１の開度に応じてその移動速度が
制御される。そして、射出速度が中間目標速度v_c
に達すると、制御パルス列pv₄がパルスモータ２
０に供給され、第５図ａに示したような特性で最
終速度v₄に到達するようになる。

ここで、中間目標速度v_cは（v₃−v₂）の50％以
上、好ましくは70〜80％の値が設定される。

次にパルスモータ２０と流量制御バルブ２１の
構造について第７図を用いて説明する。

第７図において、２２は軸線方向からの作動油
流入口２３と軸線と直角方向への作動油流出口２
４とを有するバルブボデイ、２５はバルブボデイ
２２中を軸線方向へ移動するスプール、２６はス
プール２５の後部に一体に設けられたナツト軸、
２７はナツト軸２６の内部軸心部にボールねじ２
８によつて螺合されているねじ軸、２９はねじ軸
２７とパルスモータ２０の軸とを連結するジヨイ
ント、３０はナツト軸２６の回転を阻止し軸方向
への移動をガイドするキーである。

パルスモータ２０の回転に応じてスプール２５
が軸線方向に前後進して、バルブの開閉と開度の
調整を瞬時に行い、流量制御を行う。この流量制
御バルブ２１は、前記したように、軸線方向端面
部に作動油流入口２３を備え、側面に作動油流出
口２４を備えたシリンダ状のバルブボデイ２２内
で、スプール２５をパルスモータ２０の作用によ
つて軸線方向に駆動して流量制御を行うもので、
作動油によるスプール２５の軸線方向推力をスプ
ール２５の開き量及び移動速度の増加に応じて急
激に低下させることにより流量の高速切換えに必
要な駆動力を軽減させ、流量制御バルブ２１によ
る流量の高速切換え性能の一層の向上及び駆動力
の軽減を行えるようにしたものである。

この流量制御バルブ２１では、制御パルス発生
器８ａからの制御パルス列により、パルスモータ
２０の回転量すなわち回転角度によりスプール２
５の開き量が決まつて、射出シリンダ１への流量
が制御されるし、また、パルスモータ２０の前記
回転の際の回転速度の大小によつて流量の変化率
すなわち速度の立上り状態が決まる。

尚、このような構造と作用とをもたした流量制
御バルブ２１では、速度変更の指令を受けて実際
にスプール２５が開き始めるまでの時間を最大１
ミリ秒以下に押えることができるようになり従来
の通常の流量制御バルブに比べて、応答性が極め
て良く、また、弁開閉などの作動性や操作精度も
極めて良くなつた。

なお、ナツト軸２６の表面の一部には永久磁石
３１を固定し、この永久磁石３１と対向ケーシン
グ３２の一部には、例えばゼロクロスセンサと呼
ばれる磁気作用による位置検出器３３を取付けて
いる。位置検出器３３は永久磁石３１の移動に感
応する近接スイツチで構成し、ナツト軸２６やス
プール２５の軸線方向の移動距離をここで正確に
検知して、制御装置にフイードバツクすることが
できる。また、スプール２５の零位置を永久磁石
３１と位置検出器３３の作用によつて電気的に検
知して、制御パルス発生器８ａを介して、パルス
モータ２０をその位置に正確に止めておくことが
できるようにすることもできる。なお、位置検出
器３３としては、精度0.01ミリのものを用いるこ
とができる。

本実施例では、このようなパルスモータ２０に
よつて駆動される流量制御バルブ２１を用いてい
るので、イナーシヤが小さくなつて応答性が良く
なり、制御が確実、かつ容易に行なえる。また、
スプールスラスト力の増大も抑えることができ
る。

第８図は本発明を適用した射出速度制御機構の
他の実施例を示すブロツク図であつて、ピストン
ロツドに取付けられたストライカ５には磁気スケ
ール６が設けられ、この磁気スケール６に近接し
て配置された磁気センサ６ｆから磁気スケール６
の移動に伴つてパルス信号を抽出し、このパルス
信号を位置検出器７ａにおいて計数することによ
り、射出プランジヤの現在位置を検出するように
構成されている。また、位置検出器７ａから出力
される位置信号を時間的に微分し、射出プランジ
ヤの位置変化速度、すなわち射出速度を検出する
速度検出器１３が設けられ、時々刻々に変化する
射出速度と中間目標速度v_cに相当する値とが逐次
比較され、実際の射出速度が中間目標速度V_cに
達したならば、制御パルス列pv₄をパルスモータ
２０に与えるための指令信号が制御パルス発生器
８ａに供給される。これによつて、射出プランジ
ヤの速度は第５図に示したような特性で最終速度
v₄に到達するようになる。

なお、この実施例には制御パルス列pv₄による
パルスモータ２０の駆動を開始させるタイミング
を適宜調整するために、タイマ１４、時間設定器
１５、ストローク計数器１６、ストローク設定器
１７、切換えスイツチ１８が設けられ、切換えス
イツチ１８をタイマ１４の側へ切換えておき、タ
イマ１４に対し射出速度が中間目標速度V_cに一
致した時の一致信号をタイマに与え、この一致信
号の供給タイミングから時間設定器１５に設定さ
れた設定時間（Δt）だけ経過した後にはじめて
制御パルス列pv₄がパルスモータ２０に与えられ
るように制御パルス発生器８ａを制御し、制御パ
ルス列pv₄によるパルスモータ２０の駆動開始タ
イミングを時間設定器１５の設定時間△ｔだけ遅
らせ、最終速度v₄に達するまでの時間を微調整で
きるように構成されている。同様に、切換えスイ
ツチ１８をストローク計数器１６の側へ切換えて
おけば、射出速度が中間目標速度v_cに達した後ス
トローク設定器１７で設定された設定ストローク
Δstだけ射出工程が進んだ後にはじめて制御パル
ス列pv₄がパルスモータ２０に与えられるように
制御パルス発生器８ａがストローク計数器１６に
よつて制御され、制御パルス列pv₄によるパルス
モータ２０の駆動開始タイミングをストローク設
定器１７の設定ストローク△stだけ遅らせ、最終
速度v₄に達するまでの時間を微調整できるように
構成されている。

これによつて、第９図に示すような射出速度特
性で射出速度を制御することが可能になる。すな
わち、射出速度を確実に最終速度v₄に到達させ得
ると共に、最終速度v₄に達するまでの時間（また
はストローク）を任意に調整することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、射出速度が少く
とも２段階で連続して変化する射出区間において
は前段の射出区間において当該区間の目標射出速
度とは別に中間の目標射出速度を定め、この中間
の目標射出速度に達したのち後段の射出区間にお
ける制御パルス列によるパルスモータの駆動を開
始するようにしたものである。このため、射出の
全工定を予定通り確実に終了させ、射出工程を安
定なものとすることができる。また、中間の目標
速度に達しない場合には自ずと最終射出区間に移
行しないため、異常検出回路などを設けることな
く、射出動作の異常を検知することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はダイカストマシンの射出速度制御機構
の一例を示すブロツク図、第２図および第３図は
射出シリンダのストロークと射出速度との関係の
一例を示すグラフ、第４図ａ〜ｃは射出速度特性
と制御パルス列との関係を示す図、第５図ａ〜ｃ
は本発明を用いた射出速度特性の一例と制御パル
ス列との関係を示す図、第６図は本発明を適用し
た射出速度制御機構の一実施例を示すブロツク
図、第７図は流量御御バルブの構造を示す断面
図、第８図は他の実施例を示すブロツク図、第９
図ａ〜ｃは第８図の実施例において得られる射出
速度特性と制御パルス列の関係を示す図である。 １…射出シリンダ、２…ピストンロツド、４…
射出プランジヤ、６ａ〜６ｅ…リミツトスイツ
チ、７…信号検出器、７ａ…位置検出器、８ａ…
制御パルス発生器、９ａ…速度設定器、１０…パ
ルスモータ、１３…速度検出器、２０…パルスモ
ータ、２１…流量制御バルブ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 射出速度の各変更点毎に目標射出速度に対応
   した制御パルス列を発生し、この制御パルス列に
   よつてパルスモータを駆動して射出シリンダによ
   る射出速度を目標速度に制御する射出速度制御方
   法において、射出速度が少くとも２段階で連続し
   て変化する射出区間においては前段の射出区間に
   おいて中間の目標射出速度を定め、この中間の目
   標射出速度に達したのち後段の射出区間における
   目標射出速度に対応した制御パルス列による前記
   パルスモータの駆動を開始させることを特徴とす
   る射出速度制御方法。